Im Falle einer Überlast durch Störungen im Maschinenantrieb muss das Drehmoment bei elektronischen Sicherheitssystemen erst deutlich ansteigen, damit ein elektronisches Störsignal an die Motorsteuerung weitergegeben wird. Dies kostet bereits wertvolle 5 bis 7 Millisekunden. Doch anstatt den Antrieb sofort abzuschalten, versucht die Steuerung zunächst das Drehmoment weiter zu erhöhen, um den Sollwert zu erreichen. Bis zur Abschaltung des Motors gehen mindestens weitere 10 Millisekunden verloren. In dieser Zeit können bereits erhebliche Material- und Maschinenschäden entstanden sein. Eine mechanische Sicherheitskupplung hingegen benötigt im Falle einer Überlast maximal 5 Millisekunden um An- und Abtriebsstrang komplett voneinander zu trennen. Und ist hierbei zudem immun gegenüber Stromausfall und Verzögerungen durch verhältnismäßig große Massenträgheitsmomente im Antriebsstrang. Die Einsatzmöglichkeiten für Sicherheitskupplungen erstrecken sich über den gesamten Maschinen- und Anlagenbau. Bei der Wahl der passenden Sicherheitskupplung ist zunächst die Antriebsart entscheidend. Zu unterscheiden sind indirekte und direkte Antriebe.
Indirekte Antriebe absichern
Bei indirekten Antrieben liegt der gesamte Antriebsstrang nicht auf einer gemeinsamen Achse. Die Antriebswelle ist parallel versetzt zur Abtriebswelle. Die Drehmomentübertragung erfolgt je nach Anforderung und Größe des Drehmoments über Riemen, Zahnräder oder Ketten. Enemac Maschinentechnik bietet zur Absicherung indirekter Antriebe eine Vielzahl von anwendungsspezifischen Lösungen. Nicht nur die Anbausituation, sondern auch die Art der Klemmung auf der Abtriebswelle ist bei der Kupplungsauswahl entscheidend. So werden etwa die Typen ECA, ECB und ECK mittels Konusbuchse auf der Welle fixiert. Wird hingegen eine Passfedernut zur Befestigung bevorzugt, kommen die Standardvarianten ECE, ECG, ECI oder ECU in Betracht. Zusätzlich bietet Enemac mit den Typen ECH (mit integriertem Kettenrad) und ECR (komplett aus Edelstahl gefertigt) zwei Sonderausführungen an. Wird als Befestigungslösung eine radiale Klemmnabe gewünscht, kann der Konstrukteur auf die Typen ECP oder ECOL zurückgreifen.
Bei direkten Antrieben auf die Versatzart achten
Als direkte Antriebe bezeichnet man Antriebsstränge, bei denen Antriebs- und Abtriebseinheit auf einer Achse liegen. Bei der Kupplungsauswahl sind Ausrastdrehmoment, Torsionssteifigkeit sowie der Versatz zwischen Antriebs- und Abtriebswelle zu beachten. Wellenversätze treten konstruktions- und montagebedingt bei nahezu allen Anwendungen auf. Ursache dafür sind zum einen Maßtoleranzen innerhalb der anzubindenden Bauteile, zum anderen äußere Faktoren wie Temperatur oder Witterung. Grundsätzlich unterscheidet man drei verschiedene Versatzarten. Zum ersten die Axialversätze. Hierbei handelt es sich um Längenänderungen der, in der Regel aus metallischen Materialien gearbeiteten, Längsachse von Antriebs- und Abtriebswelle. Diese hängen vom spezifischen Wärmeausdehnungskoeffizienten des jeweiligen Werkstoffs ab. Die Längenänderung der Wellen bewegt sich normalerweise zwischen 0,1 und 1 mm. Der Axialversatz kann problemlos durch ein zwischen den Naben befindliches Ausgleichselement, entweder aus Metall (Metallbalg) oder Polyurethan (Elastomerstern), behoben werden. Angularversätze (Winkelversätze) entstehen meist montagebedingt. Ein Versatz von bis zu 2,5° kann in der Regel von Standardkupplungen ausgeglichen werden. Im Gegensatz zum axialen Versatz bedeutet der angulare Versatz aufgrund der höheren Belastung des Ausgleichselements eine deutliche Mehrbeanspruchung für die Sicherheitskupplung. Die stärkste Belastung der Kupplung tritt jedoch beim Lateralversatz auf. Bei diesem sind An- und Abtriebswelle parallel zueinander verlagert, sodass das Ausgleichselement durch zwei entgegengesetzte Winkelverlagerungen beansprucht wird. Standardkupplungen können laterale Versätze von bis zu 1 mm ausgleichen.
Korrosionsgeschützte Ausführungen auf Anfrage
Zur Absicherung direkter Antriebe bietet Enemac je nach abzusicherndem Drehmoment und Art der Wellenanbindung verschiedene Sicherheitskupplungsvarianten an. Wird ein Versatzausgleich mittels Metallbalg gewünscht, etwa für den Einsatz bei hohen Temperaturen (bis+200°C), stehen die Typen ECUB, ECKH, ECPB, ECPH, ECKB oder ECUH zur Wahl. Auf Anfrage können auch korrosionsgeschützte Ausführungen geliefert werden. Soll der Versatzausgleich jedoch durch ein Ausgleichselement mit Elastomerstern erfolgen, kann aus den Varianten ECKE, ECPB und ECUD gewählt werden. kf
Als Hilfestellung bei der Wahl der passenden Sicherheitskupplung bietet Enemac einen Produktkompass:
